ПНСТ 433-2020

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Информационные технологии

ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ

Требования к платформе обмена данными для различных служб интернета вещей

Information technology. Internet of things. Requirements to data exchange platform for various internet of things services

ОКС 35.110

Срок действия с 2021-01-01
до 2024-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом "Всероссийский научно-исследовательский институт сертификации" (АО "ВНИИС") и Акционерным обществом "Российская венчурная компания" (АО "РВК")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 194 "Кибер-физические системы"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 11 августа 2020 г. N 42-пнст

Правила применения настоящего стандарта и проведения его мониторинга установлены в ГОСТ Р 1.16-2011 (разделы 5 и 6).

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии собирает сведения о практическом применении настоящего стандарта. Данные сведения, а также замечания и предложения по содержанию стандарта можно направить не позднее чем за 4 мес до истечения срока его действия разработчику настоящего стандарта по адресу: 121205 Москва, Инновационный центр Сколково, ул.Нобеля, д.1, e-mail: info@tc194.ru и/или в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии: 123112 Москва, Пресненская набережная, д.10, стр.2.

В случае отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты" и также будет размещена на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Интернет вещей (ИВ) включает в себя различные службы для улучшения социальной жизни. Однако на этапе зрелости ИВ возникает необходимость в общей платформе для различных служб. К архитектуре ИВ может быть применен вертикальный и горизонтальный подходы. Для небольших развертываний в ограниченных областях возможно применение вертикального подхода. Для крупномасштабных развертываний требуется горизонтальный подход, а именно представление обработки информации и сетевое взаимодействие в виде общей платформы для различных служб. В настоящем стандарте представлены характеристики высокоуровневой архитектуры такой платформы, а также сценарии использования на практике, включая операции. Анализ сценариев использования показывает следующее:

а) при горизонтальном подходе службы ИВ должны сосуществовать с ранее разработанными службами в сетях связи (включая Интернет);

б) службы ИВ требуют различных эксплуатационных характеристик оконечных точек в сетях связи;

в) конфигурации сети связи для служб ИВ подразделяются на несколько типов. Некоторые типы должны поддерживать специальные функции ИВ для эффективного развертывания служб ИВ;

г) для реализации служб ИВ необходимы дополнительные структуры и требования к сетям связи;

д) для развертывания служб ИВ целесообразны рекомендации по реализации типовых компонентов.

В настоящем стандарте приведены требования и рекомендации по приведенным выше перечислениям.

     1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования к платформе обмена данными интернета вещей для различных служб.

Платформа обмена данными интернета вещей (ИВ) состоит из компонентов промежуточного программного обеспечения, связанных с сетевыми функциями, включая сетевые конфигурации, механизмы связи и функциональные возможности компонентов для ИВ.

Настоящий стандарт содержит рекомендации по внедрению указанных компонентов.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт:

ПНСТ 438 (ИСО/МЭК 30141:2018) Информационные технологии. Интернет вещей. Типовая архитектура

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины c соответствующими определениями (см. также [1]*):

________________

* Поз. [1]-[2] см. раздел Библиография, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

3.1 механизм связи (communication mechanism): Механизм, определяющий последовательности и форматы сообщений, которые используются сущностями с интерфейсами связи.

3.2 платформа обмена данными ИВ (IoT data exchange platform): Платформа, включающая в себя функциональные блоки, которые обеспечивают абстракцию малых блоков данных ИВ.

Примечание - Платформа обмена данными ИВ представляет собой абстракцию малых блоков данных, например большого количества датчиков в разных сетях. Затем требуется уменьшение объема трафика и передача данных с различными требованиями к качеству обслуживания. Функциональные блоки платформы обмена данными ИВ реализуются в оконечных точках и узловых точках сети ИВ. Функциональные блоки взаимодействуют как платформа.

3.3 промежуточный программный компонент (middleware component): Компонент, реализуемый программными модулями и включающий в себя базовые функциональные программы с интерфейсами связи.

3.4 функциональность сети (network functionality): Функциональность, предоставляемая функциональными блоками путем обработки информации для передачи в сущность с интерфейсами связи.

3.5 узловая точка (nodal point): Точка анализа информации из блоков передачи данных в соответствии с протоколами связи.

3.6 сокет (socket): Интерфейс между прикладным уровнем и транспортным уровнем, идентифицируемый номерами портов.

     4 Сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

API - программный интерфейс приложения (Application Programming Interface);

ASD - домен приложений и служб (Application & Service Domain);

ASIC - интегральная схема специального назначения (Application-Specific Integrated Circuit);

CAC - контроль коммуникационного доступа (Communication Access Control);

CCN - контентно-ориентированная сеть (Information Centric Network);

DEP - платформа обмена данными (Data Exchange Platform);

DNS - служба доменных имен (Domain Name Service);

ICN - информационно-ориентированная сеть (Information Centric Network);

IP - Интернет-протокол (Internet Protocol);

MQTT - протокол организации очередей доставки телеметрических сообщений (Message Queuing Telemetry Transport);

OBD - домен объектов (Object Domain);

OMD - домен эксплуатации и управления (Operation and Management Domain);

OSI - взаимодействие открытых систем (Open Systems Interconnection);

PKI - инфраструктура открытых ключей (Public Key Infrastructure);

RFID - радиочастотная идентификация (Radio-Frequency Identification);

RID - домен обмена ресурсами (Resource Interchange Domain);

SCD - домен восприятия и контроля (Sensing and Controlling Domain);

TCP - протокол управления передачей (Transmission Control Protocol);

UD - домен пользователей (User Domain);

UDP - протокол пользовательских датаграмм (User Datagram Protocol).

     5 Краткие сведения о службах ИВ

В ИВ малые блоки данных от различных датчиков передаются по сетям. Для уменьшения объема трафика и соответствия различным требованиям пользователей целесообразно развертывание платформы обмена данными (DEP) ИВ. DEP находится на прикладном уровне модели OSI. Передача данных ИВ должна осуществляться через существующие сети связи, например Интернет. DEP должна соответствовать типовой архитектуре ИВ по ПНСТ 438.

DEP не должна влиять на обмен данными, кроме данных ИВ, и допускать обмен данными ИВ и другими данными. В настоящем стандарте принят подход, который изолирует обмен данных ИВ от обмена другими данными. Настоящий стандарт не соответствует стандартам облачных вычислений и граничных вычислений, которые определяют распределенные операции для каждого уровня базовой модели OSI.

Сценарии использования ИВ, использованные при разработке настоящего стандарта, кратко изложены в приложении А.

     6 Конфигурации сети для служб ИВ

Общая схема конфигураций сети для ИВ представлена на рисунке 1. Сети обеспечивают связи между пользователями ИВ, шлюзом ИВ и устройствами ИВ.

Каждая сеть может иметь несколько узловых точек. В типовой архитектуре ИВ роль узловых точек играют подсистемы (например, подсистема эксплуатации и управления, подсистема приложений и служб и подсистема доступа и обмена ресурсами) в типовых моделях на основе сущностей. Указанные подсистемы соответствуют домену эксплуатации и управления, домену приложений и служб и домену доступа и обмена ресурсами в типовой модели на основе доменов.

     Рисунок 1 - Сети в типовой архитектуре ИВ

Конфигурации сети, приведенные на рисунке 1, показаны более подробно на рисунке 2. Конфигурации сети включают в себя пять типов служб. Тип службы 1 представляет локальные службы для ограниченных областей. Типы служб 2-5 представляют глобальные службы. В глобальных службах для связи между пользователями ИВ и устройствами ИВ может использоваться шлюз ИВ. Сеть ближнего действия обеспечивает связь для ограниченных областей. Для глобальных служб развертываются пользовательская сеть, сеть служб и сеть доступа. Пользовательская сеть используется для приложений ИВ и управляется пользователем ИВ. Сеть служб и сеть доступа поддерживают общие приложения, в том числе специальные приложения ИВ и существующие приложения (например, телефонию, распространение видео и доступ в Интернет). Сеть служб включает в себя функции переключения между местоположениями. Сеть доступа обеспечивает функции мультиплексирования потока трафика из определенной области.

     Рисунок 2 - Конфигурации сети для различных служб

     7 Платформа обмена данными в типовой архитектуре ИВ

     7.1 Общие положения

DEP обеспечивает совместную работу с информацией в системах ИВ. В настоящем стандарте не рассматриваются технологии облачных вычислений, включая интерфейсы связи с облаком.

DEP распространяется на сущности ИВ и работает как платформа для объединения распределенных частей.

     7.2 Конфигурации сети для DEP

DEP эффективно передает большое количество малых блоков данных с датчиков и исполнительных устройств и на них. Платформа может быть использована всеми службами, включая локальные и глобальные службы ИВ. DEP должна работать в любой сети, включая сети ближнего действия, сети доступа, сети служб и пользовательские сети, даже если в этих сетях развернуты приложения, отличные от ИВ.

С помощью конфигурации сети для DEP пять конфигураций сети, указанных на рисунке 2, объединяются в три конфигурации (рисунок 3). Конфигурации 1-5 переопределены как конфигурации X, Y и Z.